上世紀(jì)60年代，在工業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)了“激光”一詞，意思是利用輻射受激得到的加強(qiáng)光。激光加工就是利用激光能夠提供足夠的熱量的特性去熔化或者是氣化任何一種高強(qiáng)度的工程材料，而且加工過(guò)程中不接觸，對(duì)材料近平零損傷，非常適用于需要微細(xì)加工的材料。激光加工技術(shù)因其上述的優(yōu)勢(shì)，迅速占領(lǐng)傳統(tǒng)加工的領(lǐng)域，成為現(xiàn)代加工技術(shù)不可替代的核心技術(shù)之一。

    本文主要介紹了激光加工技術(shù)的原理，激光的生成及分類(lèi)，重點(diǎn)敘述激光的加工工藝以其在機(jī)械、汽車(chē)制造等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用及未來(lái)的發(fā)展。

1 激光加工的原理及特點(diǎn)

    1.1 激光的產(chǎn)生

    如果有一束頻率為γ的光，在入射的時(shí)候遇到很多處于不穩(wěn)定態(tài)的原子是，恰巧γ與(En-E1)/h近乎相等，則不穩(wěn)定態(tài)的原子會(huì)發(fā)生躍遷，一般是躍遷低能級(jí)，躍遷的過(guò)程還會(huì)產(chǎn)生一束光，整個(gè)過(guò)程就是受激輻射。

    激光的產(chǎn)生屬于受激輻射，所以產(chǎn)生的過(guò)程就是有一些不穩(wěn)定態(tài)的低能級(jí)的物質(zhì)，受到某個(gè)其他光子的激發(fā)，會(huì)不斷的吸收光能，使處于不穩(wěn)態(tài)（高級(jí)能）的原子或粒子數(shù)目大于處于基態(tài)（低能級(jí)）的原子數(shù)目，在這樣的情況下，如果有一束光入射到該物體上，這兩個(gè)原子之間的能量之差等于光子的能量，單色光輻射出來(lái)，形成很高能量密度的光——激光。

    1.2 激光的加工原理

    1)光的吸收與能量傳遞。材料將吸收的光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮�，隨著溫度的提高，又以熱能的方式傳遞到材料內(nèi)部中去。在激光的加工過(guò)程中，為了提高材料吸收光能的效率，不同的激光波長(zhǎng)將會(huì)加工反射率不同的材料，有時(shí)為了使材料更好的吸收光能，還會(huì)對(duì)材料做一些特殊處理。2)材料的無(wú)損加熱和破壞。材料的加熱就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，由激光帶來(lái)的光能會(huì)以熱傳導(dǎo)的方式，轉(zhuǎn)化成為熱能，受輻射的材料會(huì)不斷的升溫，當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)發(fā)生熔化現(xiàn)象，也會(huì)伴有濺熔融的情況。

    1.3 激光加工的設(shè)備

    1)激光器就是把電能轉(zhuǎn)化為光能，產(chǎn)生所需要的激光束；2)激光器電源根據(jù)加工工藝要求，為激光器提供所需要的能量；3)光學(xué)系統(tǒng)是根據(jù)加工要求，用來(lái)調(diào)節(jié)光束的距離、位置和方向。

    1.4 激光加工的材料

    根據(jù)產(chǎn)生的材料種類(lèi)的不同，激光大致分為固、氣、液和半導(dǎo)體激光。實(shí)用的激光材料有紅寶石、釹玻璃等。氣體激光主要用二氧化碳，也有部分是用氬氣。

    1.5 激光加工的特點(diǎn)

    激光加工技術(shù)可以進(jìn)行微細(xì)的加工，光點(diǎn)的理論直徑在1μm以下，功率可達(dá)到107W/cm2，所以對(duì)于特殊材料的加工都可以利用激光加工。在激光加工的過(guò)程中會(huì)以合適的距離進(jìn)行非接觸式加工，對(duì)材料無(wú)損傷，加工過(guò)程中熱變形也很小，操作簡(jiǎn)單，工作性能穩(wěn)定。

2 激光加工的工藝及應(yīng)用領(lǐng)域

    目前，在汽車(chē)制造、機(jī)械加工等制造業(yè)已經(jīng)將激光加工作為主要的加工技術(shù)，主要原因是激光加工的設(shè)備裝置簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、環(huán)境污染率低、耗材低。

    2.1 激光焊接

    激光焊接的焊接實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于傳統(tǒng)的焊接方式，但是由于輸出的功率低，所需的光照時(shí)間也相對(duì)短，焊接速度極為迅速，焊接的材料不會(huì)被氧化，受損率低。在汽車(chē)生產(chǎn)的過(guò)程中，需要將汽車(chē)車(chē)身的焊接和拼版坯板焊接在一起，利用激光焊接可以單邊焊接并且僅需要5毫米的特點(diǎn)，將傳統(tǒng)的點(diǎn)焊改為激光焊，對(duì)材料而言，使用激光焊接，每輛車(chē)就可以節(jié)省接近40kg的材料；從速度上來(lái)講，激光焊接的速度可以達(dá)到每分鐘5米以上，同傳統(tǒng)的焊接每分鐘0.5米相比，之間相差10倍左右。激光焊接不僅僅適用于機(jī)械行業(yè)的焊接，也經(jīng)常用于焊接金屬與非金屬材料，如陶瓷的焊接。

    2.2 激光切割

    激光切割是指利用光能的熱量對(duì)工件進(jìn)行切割，在切割的過(guò)程中，需要工件與激光束相對(duì)移動(dòng)，不過(guò)，在生產(chǎn)的過(guò)程中，由于激光加工設(shè)備移動(dòng)不方便，往往是靠移動(dòng)加工工件完成切割過(guò)程。在機(jī)械加工行業(yè)中，經(jīng)常要對(duì)面積大、厚度大的鋼板進(jìn)行切割加工，傳統(tǒng)的切割技術(shù)如等離子切割，精度誤差在0.1厘米左右，斷面不光滑，經(jīng)常要對(duì)切割后的鋼板進(jìn)行打磨，與之相比的激光切割技術(shù)精度誤差可以保證在0.01厘米左右，斷面非常光滑，可以不打磨直接進(jìn)行激光焊接。目前，CO2激光切割已經(jīng)廣泛使用于切割鋼板、鈦板、陶瓷等材料，使用效果都很好。

    2.3 激光打孔

    激光打孔使用于微小的孔，往往需要打孔的材料都是強(qiáng)度硬度較高，或者是材料較脆較軟，即難加工的材料都適合用激光進(jìn)行打孔，如鐘表行業(yè)的寶石軸承孔直徑是0.12～0.18mm，深0.6～1.2mm，采用激光打孔，每分鐘可連續(xù)加工幾十個(gè)工件。目前，一種新的激光打孔技術(shù)逐漸走入加工者的視野，即把超聲振動(dòng)的作用和激光加工復(fù)合起來(lái)，使輸出的激光脈沖尖峰變成波峰穩(wěn)定且高低有序的脈沖。這樣的打孔方式可以使加大打孔的深度，提高孔壁的光滑度，打孔的效果倍增。

    2.4 激光打標(biāo)

    根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的需要，在出廠之前都需要在產(chǎn)品的每個(gè)部位做標(biāo)記，包括條形碼、序列號(hào)、出廠日期、生產(chǎn)廠家等信息，傳統(tǒng)的打標(biāo)方式是利用氣功打標(biāo)機(jī)，但是氣動(dòng)打標(biāo)機(jī)打出的字不夠清楚，打標(biāo)的速度緩慢，噪音污染嚴(yán)重，目前，各個(gè)廠家都已經(jīng)使用激光打標(biāo)。激光打標(biāo)的過(guò)程中，同零件無(wú)接觸，不存在力的作用，因此間接的保證了零件的加工精度與表面的光滑度；打標(biāo)字尺寸控制得到，可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，適合一些需要進(jìn)行表面特殊加工的零件。

3 結(jié)論

    激光加工作為上世紀(jì)新興的加工技術(shù)，已經(jīng)逐漸應(yīng)用到各行各業(yè)中，隨著技術(shù)的革新，激光加工技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，如使用半導(dǎo)體激光器進(jìn)行光束變換，利用光纖激光作為新型激光器結(jié)構(gòu)，就目前的激光加工形勢(shì)而言，未來(lái)激光加工會(huì)為各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)加工做出巨大的貢獻(xiàn)。

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